الالخصائص الميكانيكية للألمنيومهي العوامل الرئيسية التي تحدد أدائها في التطبيقات المختلفة. تختلف هذه الخصائص اعتمادًا على السبائك والشكل الذي يتم فيه استخدام الألومنيوم (على سبيل المثال ، الألمنيوم النقي ، سبائك الألومنيوم ، المصبوب ، المطاوع). فيما يلي الخصائص الميكانيكية الرئيسية للألمنيوم:
1. قوة الشد
تعريف: يمكن لأقصى قدر من الإجهاد أن يتحمل الألمنيوم أثناء تمديده أو سحبه قبل الانهيار.
القيمة النموذجية: الألومنيوم النقي له قوة شد حولها90 ميجا باسكال. ومع ذلك ، يمكن أن يكون لسبائك الألومنيوم ، وخاصة تلك ذات النحاس والمغنيسيوم والزنك ، نقاط قوة شد تتراوح بينها200 ميجا باسكال إلى 700 ميجا باسكالاعتمادا على سبيكة محددة والعلاج.
التطبيقات: يتم استخدام سبائك الألومنيوم عالية القوة في تطبيقات الفضاء والتطبيقات التي تتطلب قوة الشد العالية.
2. قوة العائد
تعريف: الإجهاد الذي يبدأ فيه الألمنيوم في تشوه بلفيقة ، أي النقطة التي لن يعود فيها إلى شكلها الأصلي عند إزالة الإجهاد.
القيمة النموذجية: الألومنيوم النقي لديه قوة العائد حوالي35 ميجا باسكال، في حين يمكن أن تصل سبائك عالية القوة500 ميجا باسكالأو أكثر.
التطبيقات: تعتبر قوة العائد مهمة للتطبيقات التي ستخضع فيها المواد لأحمال مستدامة ، كما هو الحال في الحزم الهيكلية والإطارات.
3. ليونة
تعريف: قدرة الألومنيوم على التشوه تحت إجهاد الشد ، والتي تتميز غالبًا بقدرة المادة على تكوين أسلاك أو صفائح رقيقة دون كسر.
القيمة النموذجية: الألومنيوم النقي هو دكتايل للغاية ويمكن أن يخضع لتشوه كبير قبل الكسر ، في حين أن سبائك الألومنيوم عالية القوة أقل دوقة.
التطبيقات: ليونة تجعل الألومنيوم مناسبة لتشكيل العمليات مثل التدحرج والختم والاستخلاص إلى أوراق رقيقة للتغليف وألواح هيكل السيارات والتطبيقات الأخرى.
4. استطالة
تعريف: المبلغ الذي يمكن أن يمتد فيه الألومنيوم قبل كسره ، وعادة ما يتم التعبير عنه كنسبة مئوية في الطول.
القيمة النموذجية: يمكن أن تتراوح الاستطالة من10 ٪ إلى 50 ٪، اعتمادا على السبائك. عادة ما يكون للألمنيوم النقي استطالة أعلى من سبائكه.
التطبيقات: المواد ذات الاستطالة العالية مفيدة للتطبيقات التي يلزم الانحناء أو التشكيل ، كما هو الحال في إنتاج رقائق الألومنيوم أو العبوة المرنة.
5. صلابة
تعريف: مقاومة الألومنيوم إلى تشوه السطح ، الخدش ، أو المسافة البادئة.
القيمة النموذجية: صلابة الألومنيوم منخفضة نسبيا مقارنة بالمعادن مثل الصلب. صلابة الألمنيوم النقي موجود15 إلى 25 برينيل. يمكن أن يكون لسبائك الألومنيوم قيمة صلابة60 إلى 150 برينيل، اعتمادا على السبائك.
التطبيقات: يتم استخدام سبائك الألومنيوم ذات الصلابة العالية في التطبيقات الفضائية والتطبيقات العسكرية لتحسين مقاومة التآكل.
6. قوة التعب
تعريف: قدرة الألومنيوم على تحمل دورات التحميل والتفريغ المتكررة دون فشل.
القيمة النموذجية: قوة التعب أقل عمومًا للألمنيوم مقارنة بالصلب ، ولكن يمكن تحسينها في السبائك مثل2024أو7075.
التطبيقات: قوة التعب هي خاصية حرجة في تطبيقات مثل أجنحة الطائرات ومكونات السيارات التي تتعرض للأحمال الدورية.
7. معامل المرونة (معامل يونغ)
تعريف: مقياس لتصلب الألومنيوم ، يصف مقاومة المادة للتشوه المرن تحت الضغط.
القيمة النموذجية: معامل المرونة للألمنيوم موجود69 GPA (Gigapascals)، وهو حوالي ثلث قيمة الصلب.
التطبيقات: هذه الخاصية مهمة للتطبيقات الهيكلية حيث تكون الصلابة والتشوه تحت الحمل أمرًا بالغ الأهمية ، كما هو الحال في الجسور ، وإطارات البناء ، وهياكل الفضاء.
8. نسبة بواسون
تعريف: نسبة السلالة الجانبية إلى سلالة محورية في الألومنيوم عند امتدادها.
القيمة النموذجية: نسبة Poisson للألمنيوم تقريبًا0.33.
التطبيقات: نسبة Poisson مهمة في تصميم المكونات المعرضة للتوتر أو الضغط ، مما يضمن عدم تشويهها بشكل مفرط تحت الحمل.
9. قوة القص
تعريف: قدرة الألومنيوم على مقاومة قوى القص ، أو القوى التي تسبب طبقة واحدة من المادة تنزلق فوق آخر.
القيمة النموذجية: عادة ما تكون قوة القص من الألمنيوم موجودة60 ميجا باسكالللألمنيوم النقي ، ولكن يمكن أن يتراوح ما يصل إلى500 ميجا باسكاللسبائك الألمنيوم الأقوى.
التطبيقات: قوة القص أمر حيوي في التطبيقات التي تتعرض فيها المكونات للقوى التي تسبب لهم القص ، كما هو الحال في السحابات أو المفاصل الهيكلية.
10. مقاومة زحف
تعريف: قدرة الألومنيوم على مقاومة التشوه البطيء الدائم تحت الضغط المستمر مع مرور الوقت ، وخاصة في درجات الحرارة العالية.
القيمة النموذجية: الألومنيوم لديه مقاومة زحف منخفضة نسبيا في درجات حرارة عالية مقارنة بمواد مثل التيتانيوم أو الصلب.
التطبيقات: على الرغم من أن الألومنيوم ليس مثاليًا للتطبيقات عالية الحرارة التي تتطلب مقاومة زحف ممتازة ، إلا أنه يمكن استخدامها في بيئات درجة الحرارة المعتدلة مثل مكونات المحرك والمبادلات الحرارية.
خاتمة:
الخصائص الميكانيكية للألمنيوم تجعلها مادة متعددة الاستخدامات للغاية. إنهخفيف الوزن, ليونة عالية، وقوة الشد الجيدةاجعلها مثالية للصناعات مثل الطيران والسيارات والتعبئة والبناء. ومع ذلك ، لهاقوة أقلبالمقارنة مع الصلب ومقاومة التعبهي عوامل مهمة يجب مراعاتها عند اختيار الألومنيوم لتطبيقات محددة. يمكن تصميم سبائك الألومنيوم ، المصممة خصيصًا بعناصر أخرى ، لتلبية متطلبات الممتلكات الميكانيكية الأكثر تطلبًا.
